(57)【要約】【課題】結晶性を落とすことなく、低い駆動電圧で強い発光を得ることのできる電極を提供すること。【解決手段】発光素子の同じ面にｎ型又はｐ型の一方の電極と、これに対向するｐ型又はｎ型の他方の電極を有する構造の半導体発光素子用電極である。この両方の電極が、ボンディングパッドと透明導電層からなっている。発光素子はＧａＮ系半導体発光素子等である。透明導電層にはＩＴＯ等の酸化物やＡｌ、Ｎｉ等の金属が用いられる。【選択図】  図１
2007073789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の同じ面にｎ型又はｐ型の一方の電極と、これに対向するｐ型又はｎ型の他方の電極を有する構造の半導体発光素子用電極であって、両方の電極が、ボンディングパッドと透明導電層からなることを特徴とする半導体発光素子用電極。
【請求項２】
発光素子の同じ面にｎ型又はｐ型の一方の電極と、これに対向するｐ型又はｎ型の他方の電極を有する構造の半導体発光素子用電極であって、両方の電極が、透明導電層上にボンディングパッドが形成されたものであることを特徴とする半導体発光素子用電極。
【請求項３】
上記一方の電極の透明導電層が発光素子の中心の領域に配置され、これに対向する他方の電極の透明導電層が、前記一方の電極の透明導電層の周囲の一部あるいは全部を包囲する平面形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子用電極。
【請求項４】
上記一方の電極の透明導電層と他方の電極の透明導電層が交互に入り組んだ平面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子用電極。
【請求項５】
ｎ型電極の透明導電層の面積がｐ型電極の透明導電層の面積より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項６】
ｎ型電極の透明導電層の材料が、ＩＴＯ、酸化アルミニウム、亜鉛、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化ビスマス、酸化マグネシウムからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項７】
ｎ型電極の透明導電層の厚さが、１０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子用電極。
【請求項８】
ｎ型電極の透明導電層の材料が、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、銀、クロムからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項９】
ｎ型電極の透明導電層の厚さが、１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１０】
ｎ型電極の透明導電層が、発光した光の７０％以上を透過するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１１】
ｎ型電極の透明導電層の面積が、発光素子チップ面積の５〜５０％あることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１２】
ｎ型電極が、ボンディングパッドと該パッドから発光素子チップの周辺に沿って伸びる透明導電層から構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１３】
ｐ型電極の透明導電層の厚さが、５〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１４】
ｎ型電極及びｐ型電極のボンディングパッドが、発光素子の辺又は隅に対向して設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１５】
ボンディングパッドは、多層構造であり、その最下層（透明導電層に接する側）がＣｒ、Ａｌ、Ｔｉ、あるいはＰｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ等の白金族金属、Ａｇからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１６】
ボンディングパッドは、多層構造であり、最下層の上の層がＴｉ，Ｃｒ、Ａｌからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１７】
ボンディングパッドは、多層構造であり、最上層がＡｕ又はＡｌであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１８】
発光素子チップが、５００μｍ角以上の大きさであることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項１９】
発光素子が、ＧａＮ系半導体発光素子であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の電極を用いた発光素子。
【請求項２１】
請求項２０に記載の発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光素子。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の発光素子を用いたランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子用電極に関し、特に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に適した、低い駆動電圧で強い発光を得ることができる半導体発光素子用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。
【０００３】
ＧａＮ系化合物半導体材料の特性として、横方向への電流拡散が小さいことがある。原因は、エピタキシャル結晶中に多く存在する基板から表面へ貫通する転位の存在であることが考えられるが、詳しいことは判っていない。さらに、ｐ型のＧａＮ系化合物半導体においてはｎ型のＧａＮ系化合物半導体の抵抗率に比べて抵抗率が高くその表面の一部に金属を積層しただけではｐ層内の横の電流の広がりはほとんど無く、ｐｎ接合を持ったＬＥＤ構造とした場合正極の直下しか発光しない。
【０００４】
このため、正極の直下で発生した発光を、正極を通して外部に取り出す、透光性の正極が用いられることが多い。特に市場で用いられている技術として、正極としてｐ層上にＮｉとＡｕを各々数１０ｎｍ程度積層させた後、酸素雰囲気下で加熱して合金化処理を行う技術が一般的である（特許文献１参照）。また、ＩＴＯなど、導電性透明酸化物を用いることもある。導電性透明酸化物は、スパッタや蒸着を用いて成膜することが可能である。
【０００５】
しかし、これらの透明電極を用いてもなお、電流の拡散の問題は完全には解決されていない。その原因の一つには、ｎ層内での電流の拡散が不十分であることが挙げられる。ｎ層の電流の拡散を増加させる方法として、一つにはｎ層の抵抗率を下げるか、または膜厚を増加して抵抗値を下げる必要がある。しかし、これらの抵抗値を下げる施策は、結晶性を低下させてしまう。結晶性の低下は、エージングによるリークの発生や、静電耐性の低下などの特性の悪化を引き起こす。
【０００６】
これに対し、透明な中央部に位置する電極の周囲を他方の電極で包囲することで、ｎ電極とｐ電極の距離を小さくする方法が提案されている（特許文献２及び３参照）。しかし、このように中央の透明電極をｎ電極で包囲してしまう構造では、包囲電極に遮られて発光が充分に外部に取り出せないという問題があった。
【０００７】
また、比較的面積の大きいチップなどに使用される電極配置として、負極と正極が櫛状に交互に入り組んだ構造とする技術も公開されている（特許文献４及び５参照）。しかし、このような配置とした場合、前述したｐ層とｎ層の横方向の電流の広がりに問題がある半導体に採用した場合には、結局電極に遮られて発光が充分に外部に取り出せないという問題があった。
【特許文献１】特許第２８０３７４２号公報
【特許文献２】特開平９−９７９２２号公報
【特許文献３】特開平８−３４０１３１号公報
【特許文献４】特開平５−３３５６２２号公報
【特許文献５】特開２００３−１３３５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解決する為に、結晶性を落とすことなく、低い駆動電圧で強い発光を得ることのできる電極を提供することである。
本発明において透光性とは、発光波長領域における光に対して透光性であることを意味する。窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の場合、通常、発光波長領域は３００〜７００ｎｍの範囲内にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので、以下の発明からなる。
（１）  発光素子の同じ面にｎ型又はｐ型の一方の電極と、これに対向するｐ型又はｎ型の他方の電極を有する構造の半導体発光素子用電極であって、両方の電極が、ボンディングパッドと透明導電層からなることを特徴とする半導体発光素子用電極。
（２）  発光素子の同じ面にｎ型又はｐ型の一方の電極と、これに対向するｐ型又はｎ型の他方の電極を有する構造の半導体発光素子用電極であって、両方の電極が、透明導電層上にボンディングパッドが形成されたものであることを特徴とする半導体発光素子用電極。
（３）  上記一方の電極の透明導電層が発光素子の中心の領域に配置され、これに対向する他方の電極の透明導電層が、前記一方の電極の透明導電層の周囲の一部あるいは全部を包囲する平面形状であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の半導体発光素子用電極。
（４）  上記一方の電極の透明導電層と他方の電極の透明導電層が交互に入り組んだ平面形状であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の半導体発光素子用電極。
（５）  ｎ型電極の透明導電層の面積がｐ型電極の透明導電層の面積より小さいことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【００１０】
（６）  ｎ型電極の透明導電層の材料が、ＩＴＯ、酸化アルミニウム、亜鉛、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化ビスマス、酸化マグネシウムからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（７）  ｎ型電極の透明導電層の厚さが、１０〜１００ｎｍであることを特徴とする上記（６）に記載の半導体発光素子用電極。
（８）  ｎ型電極の透明導電層の材料が、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、銀、クロムからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（９）  ｎ型電極の透明導電層の厚さが、１〜１００ｎｍであることを特徴とする上記（８）に記載の半導体発光素子用電極。
（１０）  ｎ型電極の透明導電層が、発光した光の７０％以上を透過するものであることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１１）  ｎ型電極の透明導電層の面積が、発光素子チップ面積の５〜５０％あることを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【００１１】
（１２）  ｎ型電極が、ボンディングパッドと該パッドから発光素子チップの周辺に沿って伸びる透明導電層から構成されていることを特徴とする上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１３）  ｐ型電極の透明導電層の厚さが、５〜１０００ｎｍであることを特徴とする上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１４）  ｎ型電極及びｐ型電極のボンディングパッドが、発光素子の辺又は隅に対向して設けられていることを特徴とする上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１５）  ボンディングパッドは、多層構造であり、その最下層（透明導電層に接する側）がＣｒ、Ａｌ、Ｔｉ、あるいはＰｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ等の白金族金属、Ａｇからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
【００１２】
（１６）  ボンディングパッドは、多層構造であり、最下層の上の層がＴｉ，Ｃｒ、Ａｌからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする上記（１）〜（１５）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１７）  ボンディングパッドは、多層構造であり、最上層がＡｕ又はＡｌであることを特徴とする上記（１）〜（１６）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１８）  発光素子チップが、５００μｍ角以上の大きさであることを特徴とする上記（１）〜（１７）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（１９）  発光素子が、ＧａＮ系半導体発光素子であることを特徴とする上記（１）〜（１８）のいずれかに記載の半導体発光素子用電極。
（２０）  上記（１）〜（１９）のいずれかに記載の電極を用いた発光素子。
（２１）  上記（２０）に記載の発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光素子。
（２２）  上記（２０）又は（２１）に記載の発光素子を用いたランプ。
【発明の効果】
【００１３】
発光素子の同じ面に電極を形成する構造の素子において、両方の電極をボンディングパッドと透明の電極からなる電極とすることで、電流の広がりの問題を解決し、電極の接触面積を大きく取ることで駆動電圧を下げる電極構造をとっても、発光した光の取り出しの効率を下げず、発光強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明を詳しく説明する。
本発明において透光性、透明性とは、発光波長領域における光に対して透光性や透明であることを意味する。窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の場合、通常、発光波長領域は３００〜７００ｎｍの範囲内にある。光の透過率もこれらの波長の光に対する透過率を意味する。
図１は、本発明の電極配置を有する発光素子の一例の平面を示した模式図である。１０がｎ型電極（負極）であり、負極の透明導電層（１１）とボンディングパッド（１２）とで構成されている。２０はｐ型電極（正極）であり、正極の透明導電層（２１）およびボンディングパッド（２２）から構成される。負極は半導体層を上面からｎ型半導体層が露出するまでエッチングし、露出したｎ型半導体に形成されている。負極のボンディングパッドは、その一部が透明導電層１１の上に、残りの部分がｎ型半導体層の上に形成されている。ボンディングパッドはｎ型半導体層の上にはなくてもよい。正極のボンディングパッドは透明導電層に一部が重なって形成されている。
【００１５】
図２もまた、本発明の電極配置を有する発光素子の他の一例の平面を示した模式図である。図における番号付けは図１と同様である。
ｎ型電極（ｎ電極とも言う）、ｐ型電極（ｐ電極とも言う）を構成する導電層をともに透明とする本発明の電極を用いると、光の取り出しを下げることなく、各透明導電層の面積を大きくすることができる。このことにより、透明導電層の半導体層との接触面積を大きくして駆動電圧を下げることができるほか、ｐ電極の透明導電層とｎ電極の透明導電層とを近くに配置することが可能となり、電流の広がりが小さいことによって発光面積が小さくなる弊害も避けることができる。
【００１６】
本発明の電極の透明導電層は、一方（図１においてはｐ型層）が素子の中心部に位置し、他方（図１においてはｎ型層）がその周囲を包囲する配置を取ることができる。この場合、他方の透明導電層が一方の透明導電層を完全に包囲する必要はなく、少なくとも２つの辺の半分の長さを包囲すればよい。ただし完全に包囲した配置とすることで、電流の拡散の問題に対し、最も有効であることは言うまでもない。また、ｎ電極の透明導電層面積の増大の効果も得られる。
ボンディングパッドは透明導電層のどこに位置しても構わないが、対向する角（隅）や辺などなるべく離れた位置とすることが望ましい。
多くの場合、ｐ型層の方が電流の広がりが良くない問題を抱えているため、ｐ電極の透明導電層の面積をｎ電極の透明導電層お面積と比較して大きく取ることが望ましい。この場合、中央に位置する透明導電層をｐ電極用とする方が効果は高い。
【００１７】
本発明の電極の透明導電層は、一方と他方が交互に入り組んだ第２図に示すような櫛型や格子型の配置を取ることができる。上記理由により、櫛形とした場合でも、ｐ電極の透明導電層の面積をｎ電極の透明導電層の面積と比較して大きく取ることが望ましい。
この配置は、一辺が５００μｍ以上などの大型と呼ばれる発光素子チップに適している。ボンディングパッドは電極のどこに位置しても構わないが、対抗する隅や辺などなるべく離れた位置とすることが望ましい。
正極の透明導電層の材料は広く知られており、それらを自由に使うことができる。一例を挙げると、半導体側からＡｕ，ＮｉＯの２層構造や、Ｐｔ、Ａｕの２層構造などの金属からなる層構造、あるいは、ＩＴＯなどの導電性酸化物を使用することも可能である。
【００１８】
負極の透明導電層の材料としても、金属の薄膜や導電性酸化物を使用することができる。例えば、ＩＴＯ、酸化アルミニウム亜鉛、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化ビスマス、酸化マグネシウムなど、あるいは、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、銀、クロムなどの薄膜を使用することができる。
これらの負極の透明導電層としては、光の透過率が７０％以上であることが望ましい。
このため、金属の薄膜を用いる場合は、膜厚を非常に薄くすることが必要である。膜厚は、１〜１００ｎｍが好ましい。１ｎｍ未満では電流拡散効果が十分発揮されない。１００ｎｍを超えると、光透過性の低下が著しく発光出力の低下が危惧される。１〜５０ｎｍがさらに好ましい。さらに厚さを３〜２０ｎｍの範囲とすることで光透過性と電流拡散の効果のバランスが最も良くなり、全面で均一に発光し、かつ高出力な発光が得られる。
また、導電性酸化物を用いる場合には、厚さは、１０ｎｍから１００μｍであることが好ましい。１０ｎｍ未満では、透明電極内で横方向への電流の広がりが得られない。１００μｍを超えると、光透過性の低下が著しく発光出力の低下が危惧される。５０ｎｍ〜１μｍがさらに好ましい。これらも光の透過率が７０％以上であることが望ましい
【００１９】
負極の透明導電層の面積は、発光素子チップ（発光素子の半導体層）の面積の５％から５０％であることが望ましい。前述したように、ｐ型層での電流拡散が期待できないためにｐ型層内を縦に電流を流通させた方が良い。このため多くの場合、ｐ層下に発光を持つ構造とする。
よって、負極の透明導電層の面積をあまりに大きくしまうと発光面積が小さくなる。発光素子チップ面積の５０％が限度である。一方、この面積が５０％よりも小さいと、接触面積が小さくなって駆動電圧が上昇してしまう。
【００２０】
負極のボンディングパッドとしては、既知の材料、構造を用いることができる。
負極のボンディングパッドは多層にされることが多いが、その最下面の材料としては、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、あるいはＰｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ等の白金族金属、Ａｇ、およびこれらの金属の少なくも一種を含む合金である。なかでも、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金は、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から、優れている。
更に、ボンディングパッド電極の最下層の上に形成される層には、ボンディングパッド電極全体の強度を強化する役割がある。このため、比較的強固な金属材料を使用するか、充分に膜厚を厚くする必要がある。材料として望ましいのは、Ｔｉ、ＣｒまたはＡｌである。中でも、Ｔｉは材料の強度の点で望ましい。このような機能を付与した場合、この層をバリア層と呼ぶ。
ボンディングパッド電極の最上層はボンディングボールとの密着性の良い材料とすることが望ましい。ボンディングボールには金を使用することが多く、金ボールとの密着性の良い金属としてはＡｕとＡｌが知られている。中でも、特に望ましいのは金である。この最上層の厚さは５０〜１０００ｎｍが望ましく、更に望ましくは１００〜５００ｎｍである。薄すぎるとボンディングボールとの密着性が悪くなり、厚すぎても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみである。
【００２１】
ｎ電極のボンディングパッド形状としては、どのような形状を取ることもできる。しかし、ボンディングパッドは不透明の領域であるため、できるだけ小さい面積とすることが好ましく、円形を取ることで面積を小さくできる。また、電流の拡散を補助する目的では、ｎ電極の形成のために作製するｎ層の露出した領域の形状に合わせることも有効である。
ｎ電極のボンディングパッドの面積としては、小さければ小さいほど、不透明領域を減らすことになるので良いがあまり小さいとボンディングが困難になる。直径５０μｍ程度から直径２００μｍ程度とすることが望ましい。
ｐ側電極の透明領域、ボンディングパッド、ｎ側電極の透明領域、ボンディングパッドの成膜方法については、特に制限されることはなく公知の真空蒸着法やスパッタ法を用いることができる。
【００２２】
本発明の正極は、基板上にバッファ層を介して窒化ガリウム系化合物半導体を積層し、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を形成した従来公知の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を含む半導体発光素子に何ら制限無く用いることができる。
基板には、サファイア単結晶（Ａｌ2Ｏ3；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ2単結晶、ＬｉＧａＯ2単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶およびＺｒＢ2などのホウ化物単結晶などの基板材料を何ら制限なく用いることができる。なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。
【００２３】
ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層は、各種周知の構造のものを含め何ら制限なく用いることができる。特にｐ型半導体層のキャリア濃度は一般的な濃度のものを用いてもよいが、比較的キャリア濃度の低い、例えば１×１０17ｃｍ-3程度のｐ型半導体層にも本発明の透光性電極は適用できる。
またｎ型半導体層のキャリア濃度は、例えば１×１０17ｃｍ-3から２×１０19ｃｍ-3程度であることが望ましい。これ以下では、接触抵抗が大きくなりすぎるし、これ以上では結晶性や平坦性の低下を招く。更に望ましくは１×１０18ｃｍ-3から１×１０19ｃｍ-3であり、５×１０18ｃｍ-3から８×１０18ｃｍ-3が最適である。
本発明におけるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体として、一般式ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００２４】
これらの窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、などＩＩＩ族窒化物半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法である。ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ2）または窒素（Ｎ2）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）などが用いられる。また、ドーパントとしては、ｎ型にはＳｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ4）またはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を、Ｇｅ原料としてゲルマン（ＧｅＨ4）または有機ゲルマニウム化合物を用い、ｐ型にはＭｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）2Ｍｇ）を用いる。
【００２５】
本発明の半導体発光素子用の電極配置を用いると、高い発光強度の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を得ることができる。つまり、この技術によって高輝度のＬＥＤランプを作製することができるため、この技術によって作製したチップを組み込んだ携帯電話、ディスプレイ、パネル類などの電子機器や、その電子機器を組み込んだ自動車、コンピュータ、ゲーム機、などの機械装置類は、低電力での駆動が可能となり、高い特性を実現することが可能である。特に、携帯電話、ゲーム機、玩具、自動車部品などの、バッテリ駆動させる機器類において、省電力の効果を発揮する。
【実施例】
【００２６】
図１は本実施例で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
模式図である。
実施例１では、以下のような積層構造を持つエピタキシャル基板を用いた。つまり、サファイアからなる基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層を介して、厚さ６μｍのアンドープＧａＮからなる下地層、厚さ４μｍのＧｅドープｎ型ＧａＮコンタクト層、厚さ１８０ｎｍのＳｉをドープしたｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層、厚さ０．０１μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層、厚さ０．１７５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎコンタクト層を順に積層した。ｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎコンタクト層の上に、厚さ２５０ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極（１１）および５０ｎｍのＡｌ層、２０ｎｍのＴｉ層、１０ｎｍのＡｌ層、１００ｎｍのＴｉ層、２００ｎｍのＡｕ層からなる５層構造のボンディング  パッド電極（１２）よりなる本発明の正極（１０）を形成した。
次にｎ型ＧａＮコンタクト層上に膜厚５ｎｍのＡｌからなる透明領域（２１）と、Ｔｉ／Ａｕの二層構造のボンディングパッド（２２）を形成し、光取り出し面を半導体側とした発光素子である。正極および負極の形状は図１に示したとおりである。
【００２８】
この構造において、ｎ型ＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は７×１０19ｃｍ-3であり、ｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎコンタクト層のキャリア濃度は５×１０18ｃｍ-3であった。
窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。また、正極および負極は次の手順で形成した。
初めに反応性イオンエッチング法によって負極を形成する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層を下記手順により露出させた。
まず、エッチングマスクをｐ型半導体層上に形成した。形成手順は以下の通りである。レジストを全面に一様に塗布した後、公知のリソグラフィー技術を用いて、正極領域より一回り大きい領域からレジストを除去した。真空蒸着装置内にセットして、圧力４×１０-4Ｐａ以下でＩＴＯをエレクトロンビーム法により膜厚がそれぞれ約５００ｎｍとなるように積層した。その後リフトオフ技術により、正極領域以外の金属膜をレジストとともに除去した。
【００２９】
次いで、反応性イオンエッチング装置のエッチング室内の電極上に半導体積層基板を載置し、エッチング室を１０-4Ｐａに減圧した後、エッチングガスとしてＣｌ2を供給してｎ型ＧａＮコンタクト層が露出するまでエッチングした。エッチング後、反応性イオンエッチング装置より取り出し、上記エッチングマスクを硝酸およびフッ酸により除去した。
次に、引き続き真空室から取り出した後、通常リフトオフと呼ばれる周知の手順に則って処理し、さらに同様な手法で電流拡散層上の一部にＰｔからなる最下層、Ｔｉからなるバリア層、Ａｌからなるバリア層、Ｔｉからなるバリア層、Ａｕからなる最上層を順に積層し、ボンディングパッド電極（１２）を形成した。このようにしてｐ型ＧａＮコンタクト層上に、本発明の正極を形成した。
【００３０】
次に、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層上に負極を以下の手順により形成した。レジストを全面に一様に塗布した後、公知リソグラフィー技術を用いて、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層上の負極形成部分からレジストを除去し、更に透明電極を形成するべき領域以外の部分をレジストで保護した状態で真空蒸着により５ｎｍの膜厚からなるＡｌの薄膜を形成し、リフトオフの方法に従って形成したい部分以外のＡｌ膜（２１）を除去した。更に、通常用いられる真空蒸着法で半導体側から順にＴｉが１００ｎｍ、Ａｕが２００ｎｍよりなる負側ボンディングパッド（２２）を形成した。その後レジストを公知の方法で除去した。
【００３１】
このようにして正極および負極を形成したウエーハを、基板裏面を研削・研磨することにより８０μｍまで基板の板厚を薄くして、レーザスクライバを用いて半導体積層側から罫書き線を入れたあと、押し割って、３５０μｍ角のチップに切断した。続いてこれらのチップをプローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧の測定をしたところ３．０Ｖであった。
その後、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって発光出力を計測したところ印加電流２０ｍＡにおける発光出力は１２．５ｍＷを示した。またその発光面の発光分布は正極下の全面で発光しているのが確認できた。
また、本実施例で作製した反射層の反射率は４７０ｎｍの波長領域で９２％であった。この値は、ボンディングパッド電極形成時に同じチャンバに入れたガラス製のダミー基板を用いて、分光光度計で測定した。
【００３２】
（比較例１）
ｎ電極を、図１と同じ領域としながら、透光性としなかったこと以外は、実施例１と同様に発光素子を作製した。
得られた発光素子を実施例１と同様に評価したところ、順方向電圧は実施例１と同じ３．０Ｖであったが、発光出力は１１ｍＷであった。
【００３３】
（実施例２）
実施例２では、図２に示すような一辺が１ｍｍである大型のチップを作製した。パターンが異なるだけで、電極の材料の構成などは実施例１と同じとした。
得られた発光素子を評価したところ、電流を３５０ｍＡ流通させたとき、順方向電圧は３．２Ｖであり、発光出力は２００ｍＷであった。
【００３４】
（比較例２）
ｎ電極を、図２と同じ領域としながら、透光性としなかったこと以外は、実施例２と同様に発光素子を作製した。
得られた発光素子を実施例２と同様に評価したところ、順方向電圧は実施例１と同じ３．２Ｖであったが、発光出力は１５０ｍＷであった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の正極により提供される半導体発光素子は、駆動電圧が低く、かつ、発光強度が高いのでランプ等の材料として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１で作製した本発明の正極を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。
【図２】実施例２で作製した本発明の正極を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の平面を示した模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    正極
１１    透明導電層
１２    ボンディングパッド
２０    負極
２１    透明導電層
２２    ボンディングパッド
【図１】
2007073789.tif 000003
【図２】
2007073789.tif 000004